(3) 热过应力失效

　　温度一直是影响LED光学性质的重要因素，而在研究LED失效模式的时候，国内外学者考虑到将工作环境温度作为加速应力，来进行LED加速寿命实验[8,9]。这是因为在LED系统热阻不变的前提下，封装引脚焊接点的温度升高，则结温也会随之升高，从而导致LED提前失效。

 
  
　　图1高功率LED的模型结构图以及在工作环境温度分别为(a)120℃、(b)100℃和(c)80℃下辐射功率和加速时间的关系图

　　Hsu等人对不同厂商所提供的LED样品进行加速寿命实验，该实验将LED样品分别置于80、100、120℃下，使用3.2V电压驱动，并且规定当样品的光功率下降到起始值的50%时，即判定为失效。图1实验结果表明：高功率LED的寿命随着加速寿命实验温度的升高以及加速时间的增加而减小。在加速寿命实验中，LED结温升高会使得环氧树脂材料发生异变，从而增加了系统的热阻，使得芯片与封装之间的受热表面发生退化，最终导致封装失效[9]。

　　(4) 电过应力失效

　　LED若在过电流的情况下使用(EOS)或者静电冲击损伤(ESD)了芯片，都会造成芯片开路，形成电过应力失效。例如，GaN是宽禁带材料.电阻率较高。如果使用该类芯片，在生产过程中因静电产生的感生电荷不易消失，当其累积到相当的程度时，可以产生很高的静电电压，这一电压一旦超过材料的承受能力，就会发生击穿现象并放电，使得器件失效。

       二、改善措施

　　通过对以上所介绍的LED主要失效模式的分析，可以从中获悉改善LED在实际使用寿命的技术方法。

　　(1) 散热技术

　　散热技术一直是影响LED应用的重要环节，如果LED器件不能够及时散热，就会导致芯片的结温严重升高，继而发光效率急剧下降，可靠性(如寿命、色移等)将变坏;于此同时，高温高热将使LED封装结构内部产生机械应力，可能进一步引发一系列的可靠性问题[5]。因此，在制造工艺上，可以选择导热性好的底座，并且使得LED的散热面积尽可能的大，从而增加器件的散热性能。

　　(2) 防静电技术

　　在第2.4节中已经提到，以GaN作为芯片的LED，在使用中存在的一个很大问题就是静电效应，如果不处理好这一问题，就会严重影响到器件的寿命。因此，在LED设计时，要充分考虑到防静电的设计，以避免器件因为高静电电压造成击穿等失效现象。#p#分页标题#e#

　　(3) 封装技术

　　封装所用的环氧树脂材料，会因为光照以及温升而引起其光透过率的劣化，在使用中则表现为原本透明的环氧树脂材料发生褐变，影响器件原本的光谱功率分布。因此，在进行LED封装的时候，我们要严格控制固化的温度，避免在进行封装的时候，就已经造成了环氧树脂的提前老化。

　　另一方面，为了防止器件发生腐蚀现象，在选择透明性好的封装材料的同时，要注意注塑过程中，尽量排干净材料内部的气泡，以减小水气的残留量，降低器件发生腐蚀的几率。

　　(4) 优化制造工艺

　　LED制造过程中需要合适的键合条件，若键合过大将会压伤芯片，反之则会造成器件的键合强度不足，使得器件容易脱松。因此，在保证器件键合强度的同时，需要尽量降低键合工艺对芯片造成的损伤，以达到优化键合工艺的目的。

　　在进行芯片的粘接时，要求控制温度和时间在合适的范围之内，使得焊料达到致密，无空洞，残余应力小等工艺要求。

　　(5) 合理筛选

　　在LED出厂前，可以增加一道筛选工艺，就是对其中的一些样品进行合理的老化和筛选试验，剔除一些可能发生提前失效的器件，以降低LED在实际使用中的提前失效现象。

　　结论

　　综上所述，尽管LED具有很高的理论寿命，但是在实际使用过程中，受芯片、封装、应力等因素的影响，使用时间远远不能达到所预期的理论值。为了确实提高LED的寿命，无论是在制造工艺上，还是在应用层面上，都需要更进一步的研究、探索和实践。随着LED技术的不断发展，必定还会有新的问题不断浮现。但是只要能够掌握LED失效的根本原因，就能在实践中确实改善LED器件的性能，将这种新型光源推广到应用领域的前端，更好地服务于生产和生活。